Технология обработки металлов давлением

Технология обработки металлов давлением

1. Сведения о предприятии

Общество с ограниченной ответственностью «Строительно-монтажное управление Томской домостроительной компании» (ООО «СМУ ТДСК»)

Строительно-монтажное управление Томской домостроительной компании создано в июне 2001 года. Предприятие работает в составе холдинга ОАО «ТДСК» как генеральный подрядчик. СМУ ТДСК занимается возведением объектов гражданского строительства, жилых домов с отделкой под ключ в Томске, Северске и Кемеровской области. В числе построенных предприятием микрорайонов - Керепеть, Высотный, Заречный и Подсолнухи. Также Строительно-монтажное управление ведёт строительство в Зелёных горках и на Комсомольском. Кроме того, СМУ возводит нежилые здания социального назначения, такие как: детский сад с бассейном, медицинским блоком, спортивным и музыкальным залами в Подсолнухах, современный детский сад с цифровыми коммуникациями в микрорайоне повышенной комфортности Заречный.

Направления деятельности:

·              строительство жилых полносборных крупнопанельных пяти-, десяти- и семнадцатиэтажных зданий на основе модернизированных конструкций 75 серии;

·              строительство жилых зданий из монолитного железобетона;

·              строительство объектов социального назначения;

·              малоэтажное строительство;

·              производство изделий и домов из клееного бруса.

В 2005 году на предприятии внедрена и сертифицирована международная система менеджмента качества ISO 9001. В 2011 году СМУ ТДСК прошло ресертификационный аудит и получило сертификат ISO 9001:2008.

Строительно-монтажное управление - одно из крупнейших дочерних предприятий ТДСК. Объём строительно-монтажных работ по итогам 2012 года составил 1,859 млрд рублей. За 11 лет работы СМУ ТДСК сдало в эксплуатацию более 500 тыс. кв. метров жилых и нежилых помещений. Сегодня в коллективе трудятся 501 человек. В структуру СМУ ТДСК входят 3 строительных участка с монтажными, монолитными и отделочными потоками, цех по производству металлоконструкций, цех по производству клееного бруса и деревообработки и участок автотранспорта и материально-технического снабжения.

Начиная с момента создания, перед предприятием всегда ставятся сложные, часто нестандартные задачи, связанные с освоением и развитием новых технологий и направлений строительства. Строителями СМУ возведен первый жилой дом по новой для Томска технологии - системе «КУБ - 2,5» на Мичурина, построены первые в Сибири крупнопанельные семнадцатиэтажные жилые дома в микрорайоне Высотный, освоена технология монолитного домостроения. Гордость СМУ ТДСК - «круглый» монолитный жилой дом с торгово-офисными помещениями на Комсомольском, 20, в микрорайоне Овражный. Предприятие имеет собственные мощности по производству комплектов домов из профилированного клееного бруса - наиболее качественного материала, используемого в строительстве деревянных домов. СМУ изготавливает клееный брус на современном оборудовании отечественного и зарубежного производства. Проектирование дома осуществляется с помощью компьютерных технологий.

Сегодня СМУ ТДСК продолжает масштабную застройку пяти микрорайонов жилого комплекса «Солнечная долина» на 1 млн кв. метров жилья, строит новый микрорайон в Северске. Ведется строительство и за пределами Томской области - в Кемерове и Анжеро-Судженске.

2. Общая характеристика литейного производства

литейный сварочный металл резание

Литейное производство - отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5-500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т.д.).

3. Общая характеристика технологии обработки металлов давлением

Обработка давлением - технологические процессы формоизменения за счёт пластической деформации в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил

Обработкой давлением называются процессы получения заготовок или деталей машин силовым воздействием инструмента на исходную заготовку из исходного материала.

Пластическое деформирование при обработке давлением, состоящее в преобразовании заготовки простой формы в деталь более сложной формы того же объема, относится к малоотходной технологии.

Обработкой давлением получают не только заданную форму и размеры, но и обеспечивают требуемое качество металла, надежность работы изделия. Высокая производительность обработки давлением, низкая себестоимость и высокое качество продукции привели к широкому применению этих процессов.

Горячая деформация - деформация, после которой металл не получает упрочнения. Рекристаллизация успевает пройти полностью, новые равноосные зерна полностью заменяют деформированные зерна, искажения кристаллической решетки отсутствуют. Деформация имеет место при температурах выше температуры начала рекристаллизации.

Неполная горячая деформация характеризуется незавершенностью процесса рекристаллизации, которая не успевает закончиться, так как скорость ее недостаточна по сравнению со скоростью деформации. Часть зерен остается деформированными и металл упрочняется. Возникают значительные остаточные напряжения, которые могут привести к разрушению. Такая деформация наиболее вероятна при температуре, незначительно превышающей температуру начала рекристаллизации. Ее следует избегать при обработке давлением.

При неполной холодной деформации рекристаллизация не происходит, но протекают процессы возврата. Температура деформации несколько выше температуры возврата, а скорость деформации меньше скорости возврата. Остаточные напряжения в значительной мере снимаются, интенсивность упрочнения снижается.

Прокатка - это вид обработки металлов давлением, при котором заготовка силами трения втягивается в зазор между вращающими валками прокатного стана и пластически деформируется ими с уменьшением площади поперечного сечения.
Прокатке подвергают до 90% всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов.

Существуют три основных способа прокатки: продольная, поперечная, поперечно - винтовая (рис. 1).

Рис. 1. Схемы основных видов прокатки:

а - продольная; б - поперечная; в-поперечно - винтовая

При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис. 1 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счет сил трения и перемещается перпендикулярно осям валков. Этим способом изготавливается около 90% всей катаной продукции - сортовой прокат, ленты, полосы, листы.

Поперечная прокатка (рис. 1б). Валки вращаются в одну сторону, приводя во вращательное движение заготовку.

В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью специального приспособления. Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения - шары, оси, шестерни.

Поперечно - винтовая прокатка (рис. 1в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает и вращательное и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии. Применяется для производства труб и периодического проката.

Теоретические основы прокатки

Для того чтобы начался процесс прокатки, необходимо выполнить условие захвата заготовки валками. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила и касательная сила трения (рис. 2).

Рис. 2. Схема сил, действующих при прокатке

Характерная черта профилей сортового проката - элементарная геометрическая форма их поперечного сечения: круг, квадрат, шестигранник, полоса. Такой сортамент чаще всего используется как заготовки и относится к металлическим изделиям общего назначения. Что касается фасонного проката, то он отличается более сложной формой своего сечения. Он бывает как общего назначения, так и специальный (отраслевой). Первый - это угол равно- или неравносторонний, швеллер, двутавр. Такие изделия могут применяться в любой отрасли промышленности и строительства. Сортовой прокат отраслевого назначения - это специальные металлоконструкции для разнообразных креплений, например, шахтных, рельсы, оконные и рамные профили. Металлопрокат может иметь не только постоянный, но и изменяющийся вид своего сечения - это профили, предназначенные для использования в автомобильной промышленности или специальная арматура.

Сортовой чёрный металлопрокат производится из различных видов стали и применяется в гражданском строительстве, а также для производства инструментов и техники. Самым востребованным изделием из чёрного металла является арматура. Она используется при укреплении железобетонных конструкций при процессе строительства зданий и способна повысить прочность и устойчивость конструкции.

Прессование

При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие, соответствующее сечению прессуемого профиля. Прессованием изготавливают изделия разнообразного сортамента из цветных металлов и сплавов, в том числе прутки диаметром 3…250 мм, трубы диаметром 20…400 мм, со стенкой толщиной 1,5…12 мм и другие профили.

Прессованием можно получать профили сложных форм, которые не могут быть получены другими видами обработки металлов давлением (в частности прокаткой). Точность прессованных профилей выше, чем у прокатанных. Инструмент для прессования работает в исключительно тяжелых условиях, испытывая кроме действия больших давлений действие высоких температур. Инструмент для прессования изготавливают из высококачественных инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Основным оборудованием для прессования являются вертикальные или горизонтальные гидравлические прессы.

Волочение

Схема волочения: а - прутка; б - трубы на длинной оправке; в-трубы на не смещающейся оправке; г - трубы на плавающей оправке; д - трубы без оправки

Исходными заготовками для волочения служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Сортамент изделий изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002…5 мм; призматические и фасонные направляющие; сегментные, призматические и фасонные шпонки; шлицевые валики; опорные призмы, ножи и т.д. Волочение производят в условиях холодной деформации. Волочение производят на барабанных и цепных волочильных станах.

Ковка - вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется ударами универсального инструмента - бойков. К основным операциям ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка. Ручной ковкой получают мелкие поковки в единичном производстве и при ремонтных работах с помощью наковальни и кувалды. Машинная ковка осуществляется на молотах и прессах. Молотами называются машины ударного действия. Основными типами молотов для ковки являются пневматические и паровоздушные. Для привода молотов используют пар, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением, горючую смесь, взрывчатые вещества, магнитные и гравитационные поля.

Штамповка - способ изготовления изделий давлением с помощью специального инструмента (штампа), рабочая полость которого определяет конфигурацию конечной штампованной поковки (изделия).

4. Общая характеристика сварочного производства

Сваркой называется технологический процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого

Особенность: сварка позволяет заменить сложную цельнометаллическую тяжелую конструкцию на сборную, состоящую из простых элементов, полученных прокаткой. Это позволяет снизить трудоемкость и себестоимость продукции.

Под сваркой давлением понимают все виды сварки (контактная, трением, холодная и т.д.), при которых происходит пластическая деформация металлов в зоне контакта, в результате чего образуется сварное соединение. Этот процесс становится возможным при условии образования между двумя деталями межатомных связей кристаллических решеток. Для образования сварного соединения поверхности деталей сближают между собой настолько, что происходит взаимодействие атомов металла, расположенных на одной поверхности с атомами металла другой поверхности. После чего происходит объединение электронных оболочек, формируя металлургические связи. Граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и деформацией с выделением большого количества тепла. Добиваются этого различными методами.

Контактная сварка является термомеханическим видом сварки, при которой контакт металлов в заданной точке сопровождается подачей электрического тока, вызывающего нагрев и необходимую для межатомных связей пластическую деформацию металлов.

Принципиальная схема контактной сварки

Контактная сварка: А-сварка сопротивлением; Б - сварка оплавлением, - свариваемые детали; 2-фиксирующие зажимы, 3-сварочный трансформатор

Свариваемые детали тщательно зачищают от грязи и оксидов, закрепляют в зажимах сварочной машины и сжимают между собой с требуемым усилием. Одновременно через контакт подается электрический ток от сварочного трансформатора. В зоне контакта происходит разогрев металла до температуры близкой к плавлению. Пластичный металл под действием сжимающего усилия вытесняется вместе с образовавшимися оксидами. В результате этого бугорки и неровности, имеющиеся на свариваемых поверхностях, разрушаются, что дает возможность сближению деталей на расстояние, при котором возможны межатомные связи. Усиливая сжатие, добиваются пластической деформации поверхностей, при которой происходит взаимная диффузия атомов, что приводит к созданию неразъемного соединения. Усилие сжатия не снимают до тех пор, пока не произойдет процесс кристаллизации.

Циклограмма контактной сварки

Циклограммы контактной сварки: А-сварка сопротивлением; Б-сварка сопротивлением; I-ток сварки; Р-степень сжатия; S-перемешение плиты; t-время

Особенностью контактной сварки является образование наплыва металла, вызванного усадкой металла. Такие наплывы, называемые гратом, удаляют механическим способом после полного остывания сваренных деталей.

Если контакт свариваемых деталей происходит не всей поверхностью, а отдельными точками, то такая сварка называется точечной. Различают одно-, двух- и многоточечные виды сварки, отличающиеся друг от друга количеством сваренных точек.

Качество контактной сварки увеличивают применением защиты свариваемой зоны средой инертных газов. Это помогает избежать появления тугоплавких оксидов, затрудняющих тесный контакт свариваемых поверхностей, увеличивая надежность сварки.

Сварка давлением является разновидностью контактной сварки, когда поверхности подвергаются высокоинтенсивному давлению, позволяющему получить соединение без сопутствующего подогрева. При этом сближение свариваемых поверхностей до возникновения межатомных связей и образования металлических связей получают путем пластических деформаций металла. В результате приложенных усилий оксидные пленки, имеющиеся на поверхностях, разрушаются и выдавливаются из зоны контакта.

Качество сварного соединения, полученного давлением, во многом зависит от подготовки поверхностей, от способности металла подвергаться пластической деформации и от приложенных усилий. В некоторых случаях свариваемые поверхности подвергают предварительному нагреву до температуры меньшей, чем требуется для образования жидкой фазы. Такую сварку называют термокомпрессионной.

Сварка плавлением

При рассмотрении существующих способов сварки указывалось, что наиболее распространенным из них является способ сварки электрической дугой.

Со времени первого применения электродуговой сварки в 80-х годах прошлого столетия этот способ получил очень широкое развитие. Усовершенствовались применяемая аппаратура и виды электродов, широко варьировалась мощность дуги, изменялись способы защиты и легирования металла шва. Дуговой процесс стали совмещать с процессом бездуговым (электрошлаковая сварка), что позволило, еще больше повысить мощность источников нагрева, и т.д.

Процесс резания характеризуется силовым воздействием инструмента на заготовку, в результате чего в зоне их контакта происходит деформирование, а также разрушение поверхностного слоя заготовки - снятие стружки. Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы R, приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке. Направление вектора силы совпадает с вектором скорости резания u. Работа, затрачиваемая на деформирование и разрушение материала заготовки, расходуется на упругую и пластическую деформации металла, его разрушение, а также на преодоление сил трения инструмента о заготовку и стружку.

Заготовку закрепляют для уравновешивания силового воздействия со стороны инструмента, т.е. прикладывают к ней силы со стороны приспособления. В результате образуется замкнутая система, состоящая из станка, приспособления, заготовки и инструмента. На рис. 1 показана схема действия сил при обработке цилиндрической заготовки. Значение силы резания и ее положение в пространстве зависят от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки, толщины снимаемого слоя, скорости резания, величины подачи, геометрических размеров режущей части инструмента и других факторов.

Равнодействующая сила резания и ее составляющие:- главная (тангенциальная); Рy - радиальная; Рx - осевая; R - результирующая.

Для удобства расчетов используют не равнодействующую силу резания R, а ее составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям - координатным осям металлорежущего станка.

Главная (тангенциальная) составляющая силы резания Рz действует в плоскости резания в направлении оси Z. По силе Pz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба в плоскости XOZ, изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка. По радиальной составляющей силы резания Рy определяют величину деформации изгиба заготовки в плоскости XOY и величину упругого отжатия резца от заготовки. По осевой составляющей силы резания Рx рассчитывают механизм подачи станка и изгибающий момент, действующий на стержень резца.

По деформации заготовки от сил Рz и Рy рассчитывают ожидаемую точность размерной обработки заготовки и погрешность ее геометрической формы. По значению суммарного изгибающего момента от сил Рz и Рx рассчитывают стержень резца на прочность и т.д.

Соотношения между составляющими силы резания не постоянно. Например, при резании сталей вновь заточенными резцами имеют место соотношения Рx/Рz «1/3; Рy/Рz «1/4. Износ задней поверхности резца существенно влияет на значения Рx, Рy, Рz, и за период стойкости они постоянно возрастают.

При увеличении глубины резания и подачи растет площадь сечения срезаемого слоя, что вызывает возрастание всех составляющих силы резания. Однако результаты многочисленных экспериментов, проведенных при точении различных материалов, свидетельствуют, что во всех случаях глубина резания влияет на составляющие силы резания сильнее, нежели подача. При обработке большинства металлов и сплавов увеличение скорости резания приводит к уменьшению силы резания.

Геометрические размеры резца оказывают влияние на силы резания. Наиболее важным параметром является передний угол, увеличение которого приводит к снижению силы резания, но снижает прочность режущей кромки инструмента и может привести к его поломке.

6. Виды термической обработки заготовок

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов, с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.

ТО - термическая обработка.

Так как основными факторами любого вида ТО является температура и время, то режим ТО обычно представляется графиком в координатах

- ф,

где t - температура;

ф - время.

СТО - собственно-термическая обработка (предусматривает только температурное воздействие на металл).

ТМО - термомеханическая обработка стали (предусматривает изменение структуры металла за счет как термического, так и деформационного воздействия).

ХТО - химико-термическая обработка стали (в результате взаимодействия с окружающей средой при нагреве меняется состав поверхностного слоя металла и происходит его насыщение различными химическими элементами).

.СТО Включает: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск и старение.

Отжиг.

Состоит в нагреве до определенной температуры с последующей выдержкой и медленным охлаждением в печи для получения равновесной, менее твердой структуры, свободной от остаточных напряжений.

Отжиг I рода: не связан с фазовыми превращениями в твердом состоянии. В зависимости от назначения различают следующие виды отжига I рода: диффузионный, рекристаллизационный и отжиг для снятия внутренних напряжений.

Диффузионный отжиг, или гомогенизация, является разновидностью отжига, применяемого с целью устранения в легированной стали (как и в других сплавах) дендритной ликвации.

7. Основные сведения об автоматизации и роботизации производственных процессов на предприятии.

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства.

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.

Автоматизацией производственного процесса называется применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частей для их выполнения и управления ими без непосредственного участия людей.

Технический прогресс в машиностроении во многом определяет развитие всего хозяйства страны. Повышение эффективности машиностроительного производства обеспечивает автоматизация. Создание и внедрение в производство новейших конструкций машин, механизмов и приспособлений, отвечающих современным мировым стандартам важны при наличии высокопроизводительного автоматизированного и автоматического оборудования.

С внедрением в производство автоматизированных технологических процессов все шире применяются станки с ЧПУ, промышленные роботы (гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ). Автоматизация развивается в направлении автоматизации производства управления. Автоматизация производства осуществятся путем создания автоматизированных и автоматических систем машин, а автоматизация управления - путем создания автоматизированных и автоматических систем управления на различных уровнях производства. Автоматизация развивается также одновременно с комплексной механизацией, она часто возникает и развивается на безе комплексно-механизированного производства. Автоматизация производства является также важнейшей составной частью внедрения новой техники. При автоматизации производства следует исходить не только из возможностей существующей технологии, но и из возможностей применения новых высокоэффективных технологических процессов в основе которых лежит последние достижения науки и техники. Прогрессивная технология обеспечивает возможность значительного повышения производительности труда, использования автоматизированных и автоматических систем машин не только в этой отрасли, где эта технология используется, но и в смежных отраслях.

В современных условиях предъявляются особые требования к проектированию автоматизированных производств, к срокам и качеству выполнения проектных работ. Проектирование автоматизированного процесса является сферой, аккумулирующей новейшие достижения науки и техники и преобразующие их в действующие производственные системы, в частности, автоматизированные и автоматические участки и цеха.

Целями проектирования автоматизированного производства является:

- разработка методов и средств эффективности и качества проектных решений, обеспечивающих наиболее высокий удельный выпуск продукции на единицу капитальных вложений,

- создание способов повышения производительности труда.